Диплом. Программа Энергообеспечение сельского хозяйства
 Скачать 1.34 Mb.
|
|
1.2 Анализ эффективности мероприятий по снижению коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ Коммерческие потери электроэнергии - это прямой денежный убыток энергоснабжающего предприятия. Как было упомянуто ранее, коммерческие потери электроэнергии – это результат неоплаты потребителями ее части и затратами энергоснабжающего предприятия, которые оно несет на выполнение различных обязательств по договору энергоснабжения при условии их несоблюдения. 20 В любом случае, каждое энергоснабжающее предприятие для эффективной работы должно внедрять и использовать действия по сокращению потерь электрической энергии. «Типовой перечень мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях известен и включен в отраслевую инструкцию» [6]. Но в данной инструкции описываются пути снижения технологических потерь электрической энергии. Мероприятия по снижению коммерческих потерь электроэнергии здесь отсутствуют, так как по ним нет нормативной базы. В настоящее время данную проблему обсуждают и пытаются решить различными методами почти каждое энергоснабжающее предприятие. Зачастую энергоснабжающие организации обосновывают увеличение тарифов на электрическую энергию как причина роста собственных затрат. А происходит это в связи с отсутствием понятия экономического плана на будущее, ответственности и причастности ко внесению и поддержанию мероприятий по сокращению коммерческих потерь электроэнергии. Выходит, что повышение тарифов на электрическую энергию рождает стремление для ее воровства и неплатежа со стороны абонентов, не активизирует действия по сокращению коммерческих потерь электроэнергии, что в итоге приводит к предстоящему повышению потерь и дальнейшему «решению» этого вопроса на новом тарифном уровне. В.Э. Воротницкий - доктор технических наук, занимающийся (вместе со своим инженерным составом) вопросами коммерческих потерь и разработкой мероприятий по их сокращению (АО «ВНИИЭ» г. Москва). Инженеры и научные сотрудники советуют проводить профессиональный энергоаудит энергетических организаций, по итогам которого необходимо применять мероприятия, которые позволят сократить коммерческие потери электроэнергии. Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) являются самым перспективным решением вопроса сокращения 21 коммерческих потерь электрической энергии. АСКУЭ должны иметь тесную связь с программным обеспечением АСДУ. Эффективное введение АСКУЭ - задача не быстрая и достаточно дорогая, решить ее можно только формированием системы учета, ее совершенствованием, метрологическим обеспечением измерений электрической энергии, модернизацией нормативной базы. Следовательно, на настоящее время к значимым задачам этого развития в отнесены следующие: - «осуществление коммерческого учета электроэнергии (мощности) на основе разработанных для энергообъектов и аттестованных методик выполнения измерений (МВИ) по ГОСТ Р 8.563-96. Разработка и аттестация МВИ энергообъектов должны проводиться в соответствии с типовыми МВИ- РД 34.11.333-97 и РД 34.11.334-97» [1]; - «периодическая поверка счетчиков индукционной системы с целью определения их погрешности; - замена индукционных счетчиков для коммерческого учета на электронные счетчики в том числе прямого включения» [3]; - «создание нормативной и технической базы для периодической поверки измерительных трансформаторов тока и напряжения в рабочих условиях эксплуатации с целью оценки их фактической погрешности; - создание льготной системы налогообложения для предприятий, выпускающих АСКУЭ и энергосберегающее оборудование» [2]; - «совершенствование правовой основы для предотвращения хищения электроэнергии, ужесточение гражданской и уголовной ответственности за это хищение, как это имеет место в промышленно развитых странах; - создание нормативной базы для ликвидации "бесхозных" потребителей и электрических сетей, обеспечение безубыточных условий их принятия на баланс и обслуживание энергоснабжающими организациями» [1]; - «создание законодательной и технической базы для внедрения 22 приборов учета электроэнергии с предоплатой; - создание автоматизированных баз данных по потребителям электроэнергии (юридическим и физическим лицам) с их привязкой к электрическим сетям для контроля динамики энергопотребления» [2-4]; - «корректировка правил устройств электроустановок, строительных норм и правил проектной документации для защиты бытовых счетчиков от хищения и разрушения потребителями, ужесточение мер ответственности за неисполнение» [3]; - «ведение планомерной борьбы с хищением электроэнергии (оснащение контролеров приборами по выявлению скрытых проводок, токовыми клещами на изолирующих телескопических штангах для измерения токов на вводах, замена голых проводов на вводах на изолированные кабели, вынос приборов учета за границу частных владений и т.д.)» [4]. Значимое объяснение на этапе введения мероприятий по сокращению потерь электрической энергии в сетях имеет человеческий фактор, который объясняется следующими факторами: - «обучение и повышение квалификации персонала; - осознание персоналом важности для предприятия в целом и для его работников лично эффективного решения поставленной задачи; - мотивация персонала, моральное и материальное стимулирование; - связь с общественностью, широкое оповещение о целях и задачах снижения потерь, ожидаемых и полученных результатах» [1-5]. «Для того чтобы требовать от персонала энергосбытовых организаций и работников электрических сетей выполнения нормативных требований по поддержанию системы учета электроэнергии на должном уровне, по выполнению мероприятий по снижению потерь, персонал должен знать эти требования и уметь их выполнять» - прописано в [1-5]. Кроме того, персонал должен быть не только морально, но и материально заинтересованным в фактическом сокращении потерь. Чтобы этого достичь, нужно осуществлять 23 постоянное теоретическое и практическое обучение, переаттестацию для контроля знаний персонала. Цель обучения - добывание новых навыков, а также обмен опытом и исследованиями, передача этого опыта между всеми организациями энергосистемы. В энергоснабжающих компаниях должна присутствовать система мотивации - поощрение работников за сокращение потерь электроэнергии, нахождение фактического воровства электроэнергии в сетях. Для качественного выполнения мероприятий по сокращению потерь электроэнергии необходим контроль высшего руководства предприятий, участков электросетей, энергосбыта за работой мастеров, электромонтажников, контролеров. «Важен контроль со стороны руководителей энергосистемы, предприятий, районов, электросетей и энергосбыта за эффективностью работы контролеров, мастеров и монтеров с целью устранения получения личного дохода непосредственно с виновников воровства» [5], «помощи» абонентам по несанкционированному подключению к электросетям и многое другое. С вышеперечисленными предложениями невозможно не согласиться. Есть такие энергосбытовые компании, например, ОАО «Мосэнерго», которые быстро действенно внедряют «программы снижения потерь электроэнергии, в которых обозначены вышеперечисленные мероприятия» [7]. Стоит обратить внимание на то, что нужно реализовывать государственное администрирование, упорядочение, наблюдение и контроль за уровнем нерационального расхода электрической энергии при ее производстве, передаче и потреблении для того, чтобы обеспечить целесообразность крупного внедрения энергосбережения. Здесь также одну из главных практических ролей играют органы Энергонадзора. «Существующая в настоящее время ситуация, связанная с ликвидацией коммерческих потерь в структуре финансово-хозяйственной деятельности энергопредприятий, подтверждает далеко не оптимистический прогноз начала 24 параграфа» [8]. «Большинство муниципальных энергосбытовых организаций, образованных при реформировании электроэнергетической отрасли выделением из энергосетевых компаний, вообще не имеют сколько-нибудь обоснованной и утвержденной программы по борьбе с потерями электроэнергии. Часто энергосбытовые и энергосетевые предприятия не могут разделить между собой юридическую и финансовую ответственность за потери электроэнергии (особенно за коммерческие), соответственно ожидать в этих условиях изменения подхода к проблеме снижения коммерческих потерь без кардинального изменения экономического и законодательного базиса для энергетических монополистов не представляется возможным» [8]. В качестве мер по отпимизации потерь электроэнергии существуют два решения: 1) «Распределение ответственности за коммерческие потери между владельцами средств коммерческого учета, т.е. деление суммарной величины коммерческих ПЭ пропорционально доле каждого владельца в суммарном полезном отпуске электроэнергии. При этом потребитель может полностью отказаться от оплаты коммерческих ПЭ, передав средства коммерческого учета на баланс электрических сетей или создав для сетевой организации условия по установке на своей границе пунктов учета электроэнергии» [43]. 2) «Распределение между владельцами средств коммерческого учета затрат на доведение системы учета до совершенного уровня, под которым в работе понимается такая система коммерческого учета, которая располагается на границах балансовой принадлежности электросетевой компании и полностью ей принадлежи» [43]. Рынок автоматизированного энергоучета формируется медленно, но эффективно. Поэтому у производителей средств энергоучета и АСКУЭ возникает проблема обоснованности производства нового товара в большом количестве (в основном для бытового сектора): это постоянно обсуждается, но 25 в итоге пока неизвестно, в каких количествах, кто и по какой цене будет приобретаться такой энергоучет. Инженеры отмечают, что «при использовании АСКУЭ бытовыми абонентами экономический эффект (в сравнении с введением в промышленность) значительно уменьшается. Это говорит об экономической нецелесообразности массового осуществления работ по автоматизированному учету данной категории потребителей» [9]. «Специализированное программное обеспечение АСКУЭ позволяет делать ввод оплаты как через кассу, банк, так и использовать специальные одноразовые платежные карты с целью создания дополнительных удобств абонентам и ускорения процесса ввода и обработки платежей. Для абонентов системы предусмотрена возможность просмотра карточки лицевого счета и его пополнение через Интернет. Кроме того, АСКУЭ при неизменности состава программно-технических средств может выполнять функции АСКУЭ мелкомоторного сектора и системы управления уличным освещением с одновременным учетом потребления электроэнергии в сетях освещения. Наличие такой опции в АСКУЭ позволяет ликвидировать финансовые потери муниципальных бюджетов, связанные с оплатой расходов на освещение улиц в светлое время суток» [10]. Ситуация по неоплате и несвоевременной оплате за использованную электроэнергию бытовыми абонентами России обсуждалась на научно- технической конференции: «неплатежи в среднем по стране составляют около 30% от объема отпуска электроэнергии» [9]. Для решения этого вопроса производители средств измерений предлагают использовать электронные счетчики с ограниченным кредитом (со смарт-картой или электронным ключом). «В зарубежных странах такие системы расчета с потребителями электроэнергии в основном используют в ЮАР («Кэшпауэр-2000»)» [11]. Данные о количестве электроэнергии, которую оплатил потребитель с 26 помощью программируемой смарт-картой (электронный ключ), которая заносится в электронный счетчик. Прибор учета отключает нагрузку потребителя электрической энергии после окончания добавленного с помощью смарт-карты оплаты (а также кредита). Чтобы восстановить энергопотребление, нужно внести оплату, перепрограммировать в пункте приема платежей смарт- карту, транслировать из нее сведения в прибор учета электрической энергии. «Для расчета платы за неучтенную электроэнергию на Украине применяется Методика определения объема и стоимости электрической энергии, не учтенной в результате нарушения потребителями правил пользования электрической энергией». «Методика устанавливает порядок определения объема и стоимости электрической энергии, неучтенной в результате нарушения потребителями Правил пользования электрической энергией» . Но легкость данного процесса расчетов с потребителями электроэнергии пересекается с рядом других проблем (юридическими, технологическими, экономическими). Например, не до конца понятны юридические моменты использования такой системы для автоматизированных расчетов с потребителями электроэнергии бытового сектора. Счетчики нужно устанавливать внутри жилых зданий, но возникает ограничение доступа для контролеров энергосбытовой компании. Цена на счетчики не маленькая. Также необходимо будет постоянно налаживать пыле- и влагозащиту карт-ридеров, их правильная эксплуатация. Пункты, в которых принимают платежи, в обязательном порядке должны быть оснащены оборудованием для создания, программирования смарт-карт с высокой защитой от поломки и повреждения данных. «Один из инцидентов, связанный с неисправностью смарт-карт, выданных потребителям электроэнергии компанией London Electricity, произошел в Лондоне в 1999 г. В результате тысячи жителей Лондона остались 27 без электричества на несколько дней» [12]. Стабильность напряжения - это важнейшая динамическая характеристика. Если анализ направлен на определение предельной нагрузки системы, критическое значение шины или уровень компенсации реактивной силы, то допустимо использовать статичные модели. Большое количество исследований сфокусировано на малоподвижных характеристиках стабильности напряжения. Пусть статический анализ и проще динамического, в ряде случаев он более применим, и получаемые результаты обладают приемлемой точностью при низких затратах на процесс вычисления. «В ряде крупномасштабных отключений электричества последних лет, зафиксированных в Скандинавии (2003), на северо-востоке Соединенных Штатов (2003), на юге Швеции (2003), на востоке Дании (2003), в Италии (2003), в Афинах (2004) и Бразилии (2009), главную роль сыграло падение напряжения. Ввиду этого, для операторов энергетических систем крайне важно уметь определять текущее состояние системы электропитания, и то, насколько она близка к обрыву напряжения. Для измерения того, как долго система может проработать в стабильном состоянии, была разработана концепция «предела стабильности напряжения», которая призвана продемонстрировать близость системы к обрыву напряжения. Обзор литературы дает понять, что различные подходы к изучению предела стабильности напряжения основываются на ряде технологий: технике измерения чувствительности, методе сингулярного разбора, методе машинного обучения, методе, основанном на измерении сопротивления, методе прогнозирования, а также на базе индексов линейной стабильности напряжения. Стоит упомянуть, что разные индексы стабильности напряжения могут давать не схожие результаты, то есть, они могут и не отражать реальной дистанции до обрыва напряжения» [13]. Наверное, поэтому существующие предложения от разработчиков и электроизмерительного оборудования и средств автоматизации 28 сконцентрированы на сокращении коммерческих потерь от воровства электрической энергии, что является особо важным. Из таких предложений можно отметить четыре вида: - «вандалоустойчивые выносные щиты учета электроэнергии, которые монтируются за границей собственности (например, на опорах). Для примера такого щита можно привести прибор защитный релейный (ПЗР), производитель Украина или аналогичные (рисунок 1.3)» [14]; Рисунок 1.3 - Выносной вандалоустойчивый щит учета - «одноразовые номерные пломбы и пломбировочные устройства, например, «Ротосил II», «Клипсил», «Альфа-М», «Пул Флай», «Пулап», «Мэтэр Вэлв», а также пломбы-наклейки» [14]; - «самонесущие изолированные провода (СИП) для ВЛЭП 0,4 кВ» 29 [14]; «коаксиальные силовые кабели, например, типа АВК или АВКВ-У (рисунок 1.4) для организации изолированных абонентских вводов, а также защитные корпуса типа КЗУ для электрических счетчиков (рисунок 1.5) производства г. Бендеры или аналогичные» [14]. Рисунок 1.4 - Коаксиальный силовой кабель типа АВК Рисунок 1.5 - Корпус защитный для электрического счетчика типа КЗУ-220 Автоматизированные системы (включая АСКУЭ) могут практически мгновенно обнаруживать фактическое воровство электрической энергии на линиях электроснабжения по сравнению с такими мероприятиями, как замена оголенных проводов ВЛЭП на СИП, вынос ввода за пределы границ потребителя и защита от вандализма счетчиков – такие мероприятия достаточно дорогостоящие и продолжительные. 30 1.3 Основные способы автоматизации коммерческого учета электроэнергии в бытовом секторе Первые автоматизированные информационно-измерительные системы учета и контроля энергии были сконструированы в 1974 г. в Белорусском филиале ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, они предусматривались для промышленности. «В системах ИИСЭ-1-48 были предусмотрены 48 каналов учета, позволяющих дистанционно подключить электросчетчики, оснащенные датчиками импульсов. Начиная с середины 80-х годов ХХ века, ИИСЭ-3 нового поколения активно использовались промышленными предприятиями и практические во всех энергосистемах страны» [15]. Тогда использовалось более 4000 автоматизированных систем, некоторые из них пользуются спросом и по сей день. «Переход на рыночные отношения поставил перед разработчиками новые задачи по созданию АСКУЭ, ориентированных на учет электроэнергии, в частности, в сетях с напряжением 0,4 кВ. Самым простым решением стала «адаптация» существующих промышленных АСКУЭ для использования в бытовом секторе. Такие системы в дальнейшем получили название «классических» или автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии» [8, 16]. «Отличительной особенностью последних явилась их ориентация на сбор информации о потреблении электроэнергии каждым из абонентов в режиме реального времени. Для этих целей, как правило, организуется автоматизированная сеть сбора информации от каждого из потребителей в общую базу данных предприятия энергосбыта» [17, 20]. «На основании этих данных энергоснабжающая организация осуществляет выставление (рассылку) ежемесячных счетов на оплату в соответствии с тарифным планом абонента. Причем, располагая достоверной информацией о количестве электроэнергии, потребленной абонентом в каждый момент времени, предприятие энергосбыта имеет возможность 31 использовать для расчетов многоставочные тарифы (в зависимости от времени суток, выходных или будних дней и так далее), а также осуществлять оперативное, кратковременное и долгосрочное планирование энергопотребления в системе» [24]. АСКУЭ имеет большое преимущество в том, что оно может обнаруживать неплательщиков и хищение электрической энергии в линиях электроснабжения (с помощью информационных данных об фактическом электропотреблении каждого потребителя из точки подключения). Такие АСКУЭ – пассивные, так как они не могут оперативно воздействовать на процедуру определения несанкционированного электропотребления любого потребителя. В конечном итоге к неплательщикам выезжает бригада электромонтеров, чтобы отключить таких потребителей от центров электроснабжения. Производители классических АСКУЭ в модернизированных разработках учитывают допустимость осуществления функции в качестве канала дистанционного управления нагрузкой. Но для осуществления данной функции необходима установка модулей к существующим приборам учета либо установка новых счетчиков, которые управляют коммутацией нагрузки потребителя. Помимо всего этого необходимо пересмотреть характеристики, которые заложены структуру каналов связи, программное обеспечение центра управления АСКУЭ, следовательно, финансирование на устройство АСКУЭ повышается. Зарубежных компаний, которые причастны к созданию АСКУЭ, предостаточно, например, ABB и Siemens (Германия), Enel (Италия), Strategix (Бразилия) и многие другие. АСКУЭ всех производителей в основном схожи и состоят из одних и тех же составляющих: - «приборы учета электрической энергии с цифровым или импульсным выходом» [26]; - «программно-аппаратные средства для создания канала связи от 32 прибора учета электрической энергии до группового устройства сбора и передачи данных (УСПД) или промежуточного контроллера сети-накопителя (КСН)» [26]. Дистанция создаваемого канала связи, в основном не велика: от прибора учета электрической энергии до трансформаторной подстанции (несколько сотен метров) или от прибора учета электрической энергии до распределительного щита или электрощитовой дома (несколько десятков метров). При использовании беспроводного способа передачи данных (кроме GSM) дистанция связи может достигать десятки метров либо устройство чтения данных должно располагаться максимально близко от прибора учета электроэнергии. Это говорит о том, что у создателей АСКУЭ существуют ограничения на передачу данных (экономические, юридические и технологические). - УСПД (стационарные и переносимые), которые производят групповой сбор и промежуточное хранение значений с целью будущей их передачи на главный сервер энергосбытовой компании. У УСПД существует «модуль памяти, а также различные интерфейсные модули для связи или сопряжения с внешними устройствами передачи данных или каналообразующей аппаратурой, а также для непосредственного чтения данных из модуля памяти УСПД с помощью персонального компьютера (ПК) или записи их на флэш- карту, дискету или компакт-диск» [26]; - «устройства для создания каналов связи между групповыми УСПД и энергосбытовой компании. В зависимости от типа организуемого канала связи для этого возможно применение GSM- и радиомодемы, телефонные модемы; DSL- (ADSL)- модемы, сеть Интернет; - локальная вычислительная сеть (ЛВС) энергосбытовой организации с программно- аппаратными средствами накопления и обработки информации, биллинга и др.» [25]. «Конкретные разновидности функционального ассортимента вышеперечисленного состава АСКУЭ определяются расположением объектов, 33 которые подлежат автоматизации» [26]. На рисунке 1.6 изображена общая структура классической АСКУЭ. Рисунок 1.6 - Общая структура классической АСКУЭ На рисунке 1.6 представлены такие обозначения, как КС (контроллер счетчиков), КСН (концентратор - сетевой накопитель информации), СНИ (сменный носитель информации). Высокая информативность – большой плюс таких систем, так как 34 энергосбытовые организации могут иметь индивидуальные, групповые и обобщенные данные абонентов по потреблению электроэнергии. Самая затратная функция организации классической АСКУЭ - сеть связи (сбора информации), являющаяся простой для всех производителей, так как применяются в основном все доступные технологические заключения. Для этого не существует оценивания показателей надежности и качества, неожиданных финансовых вложений в дальнейшей перспективе, информационной безопасности и т.д. в энергосистемах, но не в отдельных домах и коттеджах. Для примера приведены возможные риски использования технологических решений для создания каналов связи в АСКУЭ (таблица 1.1). Таблица 1.1 - Возможные риски применения различных каналов (оборудования) связи в АСКУЭ |